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怎么绘制y=x^(1-x)的图像?

y=x^(1-x),这个函数可以说是非常复杂。因为我们不仅要作出x>0的图像,还要做出x<0的图像,乃至把y视为复变函数来作图。
工具/原料
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电脑

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数学软件可以包括:

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Mathematica

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数学手册计算器

5

网络画板

6

Desmos

把y视为实函数
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这里用到的工具,都是有相应的网页版的。用数学手册计算器,可以不用指定绘图区间。注意看图像,在第三象限居然也有存在,但是稍微拖动一下,那第三象限的图像就消失了。这说明,图像在第三象限只是若干散点。

2

Desmos也不需要指定绘图区间。x^{\left(1-x\right)}Desmos还自动给出了函数的极值点的位置。

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Mathematica绘图,需要指定绘图区间:Plot[x^(1-x),{x,-2,5},AspectRatio->Automatic,PlotRange->2]

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而网络画板得到的图像,则是把x<0的部分的散点图用折线连接在一起了。

当x小于0,怎么办?
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下面,我们专门使用Mathematica研究x<0的情况。如果要限定y是实函数,那么我们知道,图像只能是散点图:Table[{x,x^(1-x)},{x,0,-2,-1}]ListPlot[%8,PlotStyle->Blue,Filling->Axis]

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当x=-1/3的时候,x^(1-x)=(-1/3)^(2/3),这个式子,在Mathematica看来,应该是一个复数。然而,这个(-1/3)^(2/3)在实数范围内是存在的。

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如果按照Mathematica默认的算法,(-1/3)^(2/3)是复数,我们尝试着在复平面上作图这些散点图:aa=Table[x^(1-x),{x,0,-2,-1/3}];ListPlot[(Tooltip[{Re[#1],Im[#1]}]&)/@aa,       AspectRatio->Automatic,PlotStyle->Blue]

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把散点的间隔变小一点:aa=Table[x^(1-x),{x,0,-2,-1/300}];ListPlot[(Tooltip[{Re[#1],Im[#1]}]&)/@aa,       AspectRatio->Automatic,PlotStyle->Blue]

注意事项

思考一下,怎么绘制(-2)^x的图像?

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